地球所處的太陽系看上去秩序井然,由內(nèi)而外,八大行星全部在同一平面上圍繞太陽公轉(zhuǎn),就算將目光投向太陽系的邊緣,遙遠的柯伊伯帶也遵循著同樣的運行方式,位于地球公轉(zhuǎn)的平面上。
太陽畢竟是個圓球,但它“下轄”的行星全都位于同一個平面,不由得讓人感覺非常奇怪。而且,在科學(xué)家已經(jīng)觀測到的所有系外恒星系中,那里的行星絕大多數(shù)情況也都在同一平面上運行。所以,“行星共面”的現(xiàn)象不是一種巧合,其背后應(yīng)該隱藏著特定的科學(xué)原理。
為了揭示這一科學(xué)原理,我們要讓時光倒流,回到45億年前太陽形成之初的時候。
當(dāng)時,太陽還只是一團巨大的、不斷旋轉(zhuǎn)的塵埃和氣體云——宇宙中的所有新生恒星都是由此演化而成的。由于這團氣體云體積太大(直徑約為12000個天文單位,1個天文單位為地球與太陽的平均距離,相當(dāng)于1.5億千米),盡管其中只有塵埃和氣體,但在自身重力的作用下,它還是出現(xiàn)了塌陷和收縮。
隨著這團不斷旋轉(zhuǎn)的塵埃和氣體云開始坍縮,它還變得越來越扁——想象一下比薩餅的制作過程,一塊大面團在不斷地旋轉(zhuǎn)之后會變成一張近似圓形的面餅。與此同時,在這團越來越扁平的氣體云中央,所有氣體分子都緊緊擠在一起,溫度也變得越來越高。在這種極端的高溫高壓之下,氫原子開始聚變成氦原子,就此開始了一場數(shù)十億年未曾間斷的核反應(yīng)。
一顆幼年恒星從此誕生,這就是我們的太陽。在接下來5000萬年的時間里,太陽一直在不斷成長,一邊從四周收集氣體和塵埃,一邊釋放出大量的熱和輻射。隨著太陽不斷長大,太陽周圍清理出了一圈“甜甜圈”式的空白空間。同時,“甜甜圈”外的氣體云仍然在繼續(xù)塌縮,結(jié)果在太陽周圍形成了一個越來越扁、越來越大的圓盤。
終于,最初的一大團塵埃和氣體云變成了一個圍繞初生太陽旋轉(zhuǎn)的扁平結(jié)構(gòu),名叫原行星盤。這個原行星盤的直徑橫跨數(shù)百個天文單位,但厚度卻只有數(shù)十個天文單位。在原行星盤中,塵埃依舊一直在緩緩旋轉(zhuǎn),偶爾會彼此相撞,有些甚至?xí)Y(jié)合在一起,逐漸變成了數(shù)毫米長的顆粒。然后,顆粒與顆粒結(jié)合,又變成了數(shù)厘米長的小石塊。這些小石塊再繼續(xù)相撞、繼續(xù)結(jié)合,最終變成了一個個巨大的天體。這些天體大到一定程度之后,又在引力的作用下,逐漸被塑造成了球形的行星、矮行星和衛(wèi)星。余下的其他一些尺寸較小的物質(zhì)也沒閑著,它們成為了形狀不那么規(guī)則的小行星、彗星和小衛(wèi)星。
雖然這些天體有大有小、形狀各異,但因為構(gòu)成它們的原材料都來自那張“比薩餅”——原行星盤,所以它們基本都位于同一個平面上。這就是太陽系的八大行星和其它天體,如今都在同一平面上圍繞太陽公轉(zhuǎn)的原因。
(范娟秀薦自《大科技》)